06第六章拱坝讲解.pptVIP

第六章 拱坝 第一节 拱坝的修建特点及修建条件 拱坝在平面上呈拱形，可由混凝土及浆砌石筑成，其荷载主要借助拱的作用传给两岸，拱内主要是压应力，这样能充分发挥材料的抗压强度，故其断面尺寸比重力坝小。所以，拱坝具有工程量小，投资少、工期短、见效怯等优点，在小流域治理及泥石流防治中应用广泛。 近年来，我国各地修建了不少中小型拱坝，在坝型、材料、地基处理、施工等方面积累了不少经验。高拱坝也有了很大的发展，河南省某浆砌石拱坝，坝高达95m。 拱坝对基础（包括两岸拱座）地质条件的要求比重力坝严格，若地基岩石发生变形时，则对拱坝的影响很大。因此，拱坝应修建在岩石坚硬完整、均匀、变形小，耐风化、透水性弱，上下游岸坡稳定，以及没有较大断层破碎带的地区。同时应避开倾向下游的层状岩层和岩性剧烈变化的夹层! 坝的两端嵌入基岩内，因此对两岸坝头岩体的稳定要求较高。如果坝头岩石节理、裂隙的走向为顺河流方向及下游斜入河床，对拱坝稳定最不利。特别是倾角与岸坡坡角近似一致的节理、裂隙，拱坝很容易沿着这组节理面破裂，因此必须对坝头岩石的节理、裂隙进行认真地研究 二、拱坝对地形的要求 拱坝受的荷载大部分靠拱的作用传给两岸，还有一部分由垂直方向的悬臂梁作用传给河底。因此一般要求建在狭窄河谷（形状最好是对称三角形）。如果河谷过宽时，拱的作用就不大，坝体厚度要增加，则不经济，通常以L/H代表地形特点（L为坝顶高程处河谷宽度，H为最大坝高），来判断是否适宜修建拱坝，即： L/H2.0～3.0时，可修建拱坝； L/H=3.0～3.5时，可修建重力拱坝； L/H3.5～4.0时，则认为修建拱坝不经济，但也不是绝对的，目前有的工程在L/H=7～1l时，也有修拱坝的 三、拱坝的分类 按拱和悬臂梁分摊荷载的比例来分类，拱坝可分为薄拱坝、拱坝和重力拱坝等。一般认为当坝底厚度T和最大坝高H的比值T/Hl0%时，为薄拱坝；T/H=10%～40%，为拱坝； T/H=40%～60%时，为重力拱坝（图6-2）； 当T/H=60%～80%时，则属于重力坝 第二节 拱坝断面的拟定和平面布置 设计拱坝时，一般是先拟定断面尺寸和平面布置，然后进行稳定计算和应力分析，经反复比较后，定出适宜的断面尺寸和平面布置。 一、断面选择 1. 拱圈厚度 可先利用圆筒公式确定拱圈厚度T（图6-3）。 图6-3 拱圈厚度计算 2. 最有利的中心角 最有利的拱圈中心角2l，应使拱圈的体积 3.拱的半径 拱的半径，要根据地形、地质及施工条件而定，可用下式计算 在梯形河谷由于下部较窄，若圆心不变，拱的中心角就很小，不够经济；故可采用定外圆心，等外半径，而变内圆心，变内半径的拱坝（图6-5），这种拱圈的厚度是变化的（从拱冠向拱端渐增）。 2. 等中心角拱坝（图6-6） 这种坝各层的拱圈，都具有相同的最有利的中心角，其工程量省，坝体应力分布均匀，且比较小，最大应力发生于基础层（即距底部1/3坝高内），适宜在V形河谷修建。坝的上游面多发生倒悬，特别是靠近岸坡处更为严重，结构不够稳定，施工复杂，坝身溢流不便，故采用较少。 3. 变半径变中心角拱坝（如图6-7） 为避免等中心角拱坝上游面形成过大的倒悬与扭曲，可将中心角从拱顶向下逐渐减少（约小至70。～90。），即为变半径变中心角拱坝。它适用于三角形或梯形河谷修建。这种坝应力分布不够均匀，最大应力发生于下部l/3坝高范围内，且拉应力较大，坝顶溢流也不便，施工难易及工程量介于前述二者之间。 4.双向弯曲拱坝（图6-8） 双向弯曲拱坝的上下游面，在竖向和横向都呈曲面，刚度较大，应力分布比较理想。坝身顶部下挑，适于坝顶溢流。但这种坝型施.工复杂，仅有少数在薄拱坝（B 0.1H）中采用。 双曲拱坝 第三节 拱坝的应力分析 一、拱坝的计算特点 应力分析是拱坝设计的一项重要工作，常用方法有纯拱法和梁拱法。 纯拱法：是假定拱坝由一系列的拱环所组成，而且假定各拱环之间互不影响，因此把它当成独立的拱进行计算（图6-10）。这种方法比较简便，但计算结果与实际情况不尽相符.故仅适用于小型工程和初步计算时应用。 梁拱法：也叫试载法，认为拱坝由一系列的水平环拱所组成，其荷载由拱和梁共同负担（图6-11）。这种方法理论上比纯拱法完善，但计算繁杂。有时可进一步简化为拱冠梁法，只取拱冠处一根梁参加试载法计算，这种方法在拱坝设计中应用